На недавнем заседании Совета по науке, технологиям и образованию Президент России Владимир Путин подчеркнул, что необходимо поддерживать новые перспективные направления науки и особенно нанотехнологии. Российские ученые считают, что страна, которая первой совершит прорыв в этой области, может стать центром процессов глобализации, законодателем эры новых политических, экономических и культурных отношений в мире. Но, как это уже не раз бывало в истории человечества, новейшие научные технологии становятся прежде всего проявлением военной мощи.
Роботы наступают
Современная геополитическая ситуация в мире во многом опирается на систему глобального контроля вооружений. По оценкам ученых, контроль над нанооружием очень сложен. Для этого нужны универсальные устройства анализа веществ и процессов, разработкой которых пока никто не занимается. А между тем уже создаются машины, способные управлять атомами. Закладываются основы технологий молекулярной сборки и самосборки, а также программы их использования в электронике, связи, оптике и робототехнике.
Кстати, понятие «нано» произошло от слова «нанометр» - единица измерения длины, равная одной миллиардной части метра. Это примерно в 100 тысяч раз тоньше человеческого волоса. А нанотехнологией стали называть область прикладной науки, которая изучает свойства различных веществ на атомарном и молекулярном уровне, создает новые материалы, инструменты сверхмалых размеров. В этой области микромира начинают работать законы квантовой физики, и возникают эффекты, которые могут придавать материалам заданные свойства, превращать их в роботов, послушно и невидимо работающих по заданной программе.
Первая попытка создания таких систем - «умная пыль». Эта идея позаимствована из повести Станислава Лема «Непобедимый». В ее основе лежит использование микроробота - механизма микронного размера. Один микроробот почти ни на что не способен. Но собранные в одном месте тысячи роботов образуют ударную группу, готовую действовать по воле человека. По мнению американских военных, ее можно применять, например, для поражения танков противника. Облако микророботов, несущих заряд, окутывает бронированную машину и взрывается. Хотя, видимо, по мере развития этой технологии, с подобной задачей смогут справиться один, два микроробота, а в перспективе для таких «героев»-одиночек не будет невыполнимых задач.
Первые шаги в этом направлении уже сделаны. Недавно в Афганистане США уже испытали первую «умную пыль» - компьютерные микрочипы в пластиковой оболочке - микроскопические устройства-сенсоры с автономным питанием, обладающие функцией беспроводной связи. Американские военные применили несколько тысяч сенсоров для слежения за передвижением боевой техники. Хотя полноценная разведка с помощью «умной пыли» станет возможна не ранее чем через 7-10 лет, уже сегодня очевидно, что эта система обладает уникальными возможностями.
В Национальной лаборатории США еще в середине 90-х была создана модель автономного робота MARV объемом около 1 кубического дюйма. К 2000 году его размеры удалось уменьшить более чем в четыре раза. Эта крошечная машина имеет процессор с 8 килобайтами памяти, датчик температуры, микрофон, видеокамеру, химический сенсор, систему беспроводной связи. Группа таких микророботов может объединяться для решения задач под управлением центрального компьютера. Ожидается, что в будущем тысячи этих дешевых беспроводных сенсоров, размещенных в самых различных местах, будут самостоятельно объединяться в сети и работать от встроенных источников питания по нескольку лет.
Благодаря потенциалу наносборки и молекулярного конструирования станет возможным создание невидимых видов вооружения, которое станет опаснее химического и биологического. В ходе военных действий армии будут уничтожать людей, а не военную технику или промышленные предприятия. Самая простая задача, видимо, будет состоять в физическом уничтожении противника с помощью микрозарядов взрывчатки. Сброшенное с беспилотного самолета облако автоматически найдет самые недоступные цели.
Оружие будущих войн
Оборонный бюджет США на 2008 год в размере 459,3 миллиарда долл. включает ассигнования в размере более 110 миллионов долл. на научно-исследовательские разработки в области нанотехнологий, которые могут иметь военное применение. В Концепции операций вооруженных автономных систем подчеркивается, что главная задача армии – не «выигрыш войны», а «выигрыш мира». Другими словами, военная операция должна молниеносно парализовать все сферы деятельности противника.
Национальная нанотехнологическая инициатива США была озвучена еще 2000 году. С тех пор развитие нанотехнологий стало одним из государственных приоритетов. Сегодня правительство США выделяет на нанотехнологии больше средств, чем запрашивают компании. Ежегодно более 1 млрд. долл. К этой сумме надо прибавить и финансовые ресурсы частных фирм и фондов. Это позволяет вести наноисследования примерно по тысяче направлений, а военные - по пяти. Среди них: технологии создания и противодействия «невидимости», энергетические ресурсы, связь, самовосстанавливающиеся системы, которые позволяют автоматически ремонтировать боевую технику, изменять ее цвет, устройства обнаружения химических и биологических загрязнений.
Применение наноматериалов в военной технике открывает новые возможности для улучшения ее прочности. Современные нанотехнологи активно работают над керамическими материалами. По словам Дэвида Райзнера, президента компании Inframat Corp., покрытия из нанокерамики применяются в 150 областях. Их, к примеру, используют при изготовлении валов пропеллеров, телескопических перископов и другого оборудования, которое требует особой прочности.
Компания NanoTriton выпустила покрытие NanoTufT для прозрачных полимерных поверхностей, которое в несколько раз увеличивает прочность пластика. NanoTufT состоит из наночастиц в растворе. При нанесении его на пластиковую поверхность образуется сверхтвердая пленка. Она защищает не только от биологических, химических реагентов, но даже от пуль.
Ожидается, что скоро одеждой солдата станет нанокостюм, который условно называют «мягкая броня». Он не только защитит от пуль, но и будет фиксировать пульс, давление, температуру и передавать эти данные в центр за сотни километров. Приказы будут отображаться на стекле защитного шлема, который станет выполнять функции бинокля и прибора ночного видения.
Разрабатываются и особые системы защиты для военной техники. Она будет покрыта специальной «электромеханической краской», которая позволит менять цвет, предотвратит коррозию. С помощью системы оптических матриц наномашинам в «краске» исследователи хотят придать боевой технике эффект невидимости. На исследования «нанокраски» министерство обороны США выделило около двух миллиардов долларов в год.
Нанотехнологии также позволяют создать устройства размером с мельчайшее насекомое, впрыскивающее яд. Примечательно, что вместе со средствами нападения разрабатываются и средства защиты. Так, компания NanoScale Materials Inc. предложила продукт на основе нанотехнологий, который нейтрализует токсичные химикаты. Порошок состоит из активных наночастиц, которые связывают и дезактивируют около 24 известных токсичных соединений. Американская армия уже объявила о планах массовой замены солдат роботами. Ожидается, что к 2015 году около трети военной техники США будет работать в полуавтономном режиме. А ее эффективность будет проверяться, как водится, в локальных конфликтах.
Мы мирные люди, но…
В этот поход нашей стране надо было идти еще вчера. Но, возможно, мы успеем догнать и даже опередить конкурентов. Президент России Владимир Путин считает, что на это направление деятельности государство не пожалеет средств, поскольку нанотехнологии будут ключевой отраслью для создания сверхсовременного и сверхэффективного наступательного и оборонительного вооружения и средств связи.
До 2015 года на развитие наноиндустрии в России планируется выделить около 200 млрд. руб. Причем большая часть - 130 млрд. руб. будет направлена уже в этом году. По словам первого вице-премьера РФ Сергея Иванова, к этим средствам добавятся и финансовые ресурсы бизнес-сообщества.
Государственная программа развития нанотехнологий предусматривает создание госкорпораций. Управляющим центром стала корпорация «Роснанотех», которая по объемам осваиваемых средств, вероятно, скоро обгонит «Газпром». Приоритетные направления исследований - оборона, охрана государственной границы, защита от техногенных катастроф. По словам Леонида Меламеда, генерального директора корпорации «Нанотех», задачи развития нанотехнологий сопоставимы с проблематикой атомной и космической отраслей страны.
Среди перспективных проектов руководство госкорпорации называет специальные стали, оптоэлектронику, водородную энергетику, новое медицинское диагностическое оборудование. В итоге объем российского рынка нанотехнологий за два-три года должен увеличиться с нескольких миллиардов рублей до десятков миллиардов долларов.
Для обеспечения национальной безопасности российские ученые намерены разрабатывать нанотехнологии двойного назначения. Так, например, успешное использование «умной пыли» будет возможно только при развитии современной микро- и наноэлектроники. При этом, правда, возникает ряд проблем. Как, например, управлять полчищами микронных «воинов».
Эту задачу решили ученые из НИИ многопроцессорных вычислительных систем при Таганрогском государственном радиотехническом институте. Они считают, что каждый робот должен уметь принимать самостоятельные решения и координировать свое поведение с действиями коллег. Таганрогские ученые построили математическую модель управления облаками микророботов. По этой модели роботы должны одновременно двигаться к разным целям. Каждый робот, зная свою задачу, выбирает ближайшую цель и принимает решение. Для этого он узнает, сколько роботов уже направилось к цели. Если их число достаточно, он начинает искать другую цель или остается в резерве. Если нет, принимает решение атаковать, о чем оповещает соседей. Компьютерное моделирование показало, что такой подход очень эффективен, процесс принятия решений очень гибок, а алгоритм прост и легко выполним.
В нашей стране есть и другие уникальные разработки. По словам генерального конструктора ОАО «НИИ – Тантал» А.Игнатьева, в его КБ созданы гетеромагнитные системы, готовые к крупносерийному производству. Среди них системы на кристалле – микропроцессор 5х5 кв.мм. На этом элементе можно делать любые электронные структуры, не имеющие аналогов в мире. Например, системы высокоточного наведения, радиоэлектронной борьбы, борьбы с террором, оружие нелетального исхода, системы защиты информации, охраны объектов, АЭС. Перегрузки, которые выдерживают эти системы, огромны – 10-40 тысяч g, в них нечему разрушаться. Они имеют память, очень малый размер и после взрыва записывают всю необходимую информацию, выдерживают нейтронное облучение.
Особый интерес представляет прибор, который видит объекты через железобетонные стены, регистрирует траектории движения, имеет систему радиомониторинга, «видит» радиочастоты объектов. А размер его - половина кубического сантиметра. И это еще не самая совершенная технология. Срок изготовления такой микросистемы на пленках несколько месяцев. Правда, вызывает удивление сам процесс. Дизайн в России (Саратов), производство Европа (Франция, Италия, Германия), сборка и тестирование в России. Причем пока этого принципиально нового направления нанотехнологий нет ни в одной госпрограмме. В то же время эти приборы экспортируются в США с разрешения госдепа.
Нанотехнологии все больше используются в современных технологиях. На Уральском заводе гражданской авиации лопасти вертолетов покрываются нанометаллом. Это в пять раз увеличивает срок их службы. В Институте электрофизики Уральского отделения РАН порошковых нанотехнологий позволяют генерировать электроэнергию из любого вида органического топлива с КПД 60-70%. Это вдвое лучше существующих показателей. Нанотехнологии находят самое широкое применение при создании перспективных авиационно-космических систем, средств спутниковой связи и систем безопасности, в том числе антитеррористических. Как считает первый вице-премьер РФ Сергей Иванов, реализация многих нанотехнологий даст значительно больший эффект, чем все атомные и космические проекты Советского Союза, вместе взятые.
Российские вести. 19.03.2008. /Корр. Владимир ДЕРНОВОЙ/.
